[发明专利]用于确定机器人设备的绝对位置的方法和机器人设备

说明书

本发明涉及一种用于确定具有可运动的部件的动力学链的机器人设备的末端执行器的绝对位置的方法，其中，在机器人设备的动力学链的至少一个可运动的部件上借助布置在可运动的部件上的转矩传感器测量至少一个当前的转矩或与转矩对应的值；提供基于机器人设备的模型数据针对可运动的部件计算出的至少一个转矩；确定测量的转矩和计算出的转矩之间的差；和当该差超过预设的阈值时，至少一个测量的转矩替代计算出的转矩被用于确定机器人设备的末端执行器的绝对位置。

技术领域

本发明涉及一种根据本发明的用于确定机器人设备的末端执行器的绝对位置的方法以及一种根据本发明的用于执行这种方法的机器人设备。

背景技术

具有可运动的部件的链的机器人设备、例如一系列关节臂机器人的特征通常不在于其定位中的高的绝对精度(与外部的坐标系相关的精度)。因此，虽然机器人设备非常准确地总是重复地接近这些位置，所谓的重复精度通常是0.1mm，但是通常不会绝对精确地接近这些位置，从而在工作空间中出现厘米的范围内的差异。这是由于部件制造时的公差、由于机器人的所使用的CAN模型与真实的机器人之间的差异(几何差异)以及由于动态效应(在此主要是机器人基于地球引力引起的弯曲)导致的。在此，传动装置的弹性通常具有非常高的影响，而机器人的结构具有很小的影响。另外的差异通过另外的影响因素，例如温度和材料的由此导致的膨胀(在十分之一毫米的范围内)形成。

迄今为止的已知的一系列关节臂机器人使用模型值，以补偿误差，这通常在～0.5mm的范围内实现。来自数学模型的假设在动态效应中纯基于模型值。为了对误差建模例如参见Biniam Yohannes的硕士论文：“Kalibrierung des Leichtbauroboters mitsieben Freiheitsgraden(具有七个自由度的轻型机器人的校准)”，第3.4和3.5章，第21-31页，2008或参见U.Wiest的博士论文：“Kinematische Kalibrierung vonIndustrierobotern(工业机器人的动力学校准)”，第3.4和3.5章，第28-34页，2001。然而，所使用的模型值在其精度的范围内仅适用于如下情况和假定，即，在机器人在空间中自由运动并且不处于接触。如果机器人与另外的对象接触或者在模型值中出现另外的误差，则在定位关节臂机器人及其末端执行器时，绝对精度会明显变差。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种方法，其能够尤其是也在外部影响的情况下改进在定位关节臂机器时的绝对精度；此外本发明要解决的技术问题是，提供一种对于执行该方法合适的机器人设备。

根据本发明，上述技术问题通过根据本发明的用于确定机器人设备的末端执行器的绝对位置的方法和根据本发明的机器人设备来解决。本发明的有利的设计方案分别是本发明的内容。

在根据本发明的用于确定具有可运动的部件的动力学链的机器人设备的末端执行器的绝对位置的方法中，在机器人设备的动力学链的至少一个可运动的部件上借助布置在可运动的部件上的转矩传感器测量至少一个当前的转矩或与转矩对应的值；提供基于机器人设备的模型数据针对可运动的部件计算出的至少一个转矩；确定测量的转矩和计算出的转矩之间的差；和当该差超过预设的阈值时，替代计算出的转矩，至少一个测量的转矩被用于确定机器人设备的末端执行器的绝对位置。通过该方法，在确定绝对位置时，精度明显被提高，并且因此提高了机器人设备针对高的绝对精度非常重要的应用的可用性。借助根据本发明的方法可以探测通过与外部物体、装置或人员的接触或通过模型数据中的误差导致的差异。随后，差异可以通过改进的值替换，从而其可以不再歪曲绝对位置的确定。通过该方法可以实现在确定末端执行器的位置时的高的绝对精度。